厭氧氨氧化污水處理工藝及其實(shí)際應(yīng)用研究進(jìn)展

馮 雷

（山東中科恒源環(huán)境工程有限公司,山東 淄博 255000）

0 引言

除COD外，水質(zhì)控制的另一個(gè)重要指標(biāo)是氮含量。在工業(yè)社會(huì)發(fā)展的前提下，水體富營(yíng)養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重。因此，目前水處理技術(shù)的研究重點(diǎn)是氮污染的控制與控制。傳統(tǒng)的污水處理一般是硝化反硝化反硝化過程，需要額外的碳源和堿，不僅運(yùn)行費(fèi)用較高，而且還可能造成二次污染，影響脫氮處理效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們逐漸開始關(guān)注新的生物脫氮技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)由于其具有獨(dú)特的高效率、低消耗特點(diǎn)，厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸發(fā)展和應(yīng)用。

1 厭氧氨氧化反應(yīng)機(jī)理

據(jù)相關(guān)學(xué)者調(diào)查研究表明，厭氧氨氧化技術(shù)主要是指在厭氧環(huán)境下，將亞硝酸氮（NO2-N）作為電子受體，將氨氮（NH4+N）作為電子供體，然后在將HCO3-和CO2作為碳源，利用厭氧氨氧化菌將氨氮氧化成氮?dú)猓∟2）的一個(gè)過程。在此過程中，勢(shì)必會(huì)生成一定量的羥氨（NH2OH）和聯(lián)氨（N2H4），所以還應(yīng)該對(duì)該過程進(jìn)行不斷地提升和完善，具體的反應(yīng)公式如下：

根據(jù)以上的反應(yīng)方程公式，我們可以得出厭氧氨氧化技術(shù)的原理:在厭氧氨氧化反應(yīng)中會(huì)消耗一定量的HCO3-和CO2，而沒有增加額外的碳源，這樣不僅能有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本，而且還可以有效防止反應(yīng)中產(chǎn)生的兩種污染；反應(yīng)過程產(chǎn)生幾乎沒有N2O，可以有效地避免傳統(tǒng)的溫室氣體排放造成的脫氮；生產(chǎn)堿的反應(yīng)過程為零，無需添加中和試劑，更環(huán)保。此外，該技術(shù)還具有泥生產(chǎn)少、節(jié)省耗氧量等優(yōu)點(diǎn)，具有可持續(xù)開發(fā)利用的意義。

2 厭氧氨氧化污水處理工藝

2.1 亞硝化厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化是污水處理中最常用的氧氨氧化工藝之一。在廢水處理過程中，主要分為兩個(gè)階段，兩個(gè)階段分別在不同的容器中進(jìn)行。第一個(gè)是硝化階段，將對(duì)氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氨污水50%，厭氧氨氧化二階段，對(duì)污水中殘余元素氨和氮元素厭氧氨氧化反應(yīng)的亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)，從而達(dá)到去除氨氮的目的。亞硝化-厭氧氨氧化工藝具有四大優(yōu)勢(shì)，首先是通過硝化和厭氧氨氧化過程中會(huì)產(chǎn)生亞硝氨，這種物質(zhì)是一種堿性物質(zhì)，與厭氧水產(chǎn)生一定的碳酸氫鹽，從而實(shí)現(xiàn)酸堿中和，它可以幫助實(shí)現(xiàn)水的酸堿平衡，然后硝化厭氧氨氧化廢水處理，由于在不同的容器中的反應(yīng)過程，和在不同環(huán)境下的反應(yīng)容器，功能菌提供了自身成長(zhǎng)更合適的環(huán)境，這是水可以減少物質(zhì)對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制作用。另一種是利用污水處理硝化厭氧氨氧化工藝，雖然屬于一種組合工藝，但運(yùn)行過程非常簡(jiǎn)單，需要更廣泛的ph值，最后，在污水處理中通過硝化厭氧氨氧化工藝降低了這些溫室氣體排放的N2O和NO，由于這些優(yōu)勢(shì)的存在，亞硝化厭氧氨氧化工藝已成為廢水處理中不可缺少的技術(shù)。

2.2 全自氧脫氨工藝

全自氧氨法的英文CANON的簡(jiǎn)稱，在使用氧氨氮對(duì)廢水處理的全過程當(dāng)中，主要是通過溶解氧的控制實(shí)現(xiàn)硝化和厭氧氨氧化，而且在污水處理過程中，自養(yǎng)菌可以把水中的氨元素和氮元素都分別轉(zhuǎn)化成氮?dú)狻Ｔ谖鬯幚磉^程中，由于整個(gè)過程都是在微氧環(huán)境下進(jìn)行的，通過亞硝化細(xì)菌的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和氨氮的剩余厭氧氧化反應(yīng)生成氮，在整個(gè)反應(yīng)過程中，由于亞硝酸鹽氧化菌和厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)菌的范疇，沒有必要在全自養(yǎng)脫氮廢水處理過程中繼續(xù)添加外源有機(jī)物，只是需要全程都在無機(jī)自養(yǎng)環(huán)境中。但由于整個(gè)自氧氨工藝在污水處理中，更容易受到硝酸鹽細(xì)菌的干擾，因此污水處理必須充分的自氧氨工藝操作條件得到嚴(yán)格控制，從而達(dá)到氧和亞硝酸鹽的平衡。

3 厭氧氨氧化污水處理的應(yīng)用

隨著相關(guān)科學(xué)研究者對(duì)厭氧氨氧化技術(shù)的不斷深入研究，目前已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了多種實(shí)際廢水處理中的應(yīng)用，如生活污水、焦化廢水、市政污泥液、廁所水、垃圾滲濾液以及味精廢水的有效處理，逐步處理領(lǐng)域推廣使用其他廢水。但目前，對(duì)于一些制藥、水產(chǎn)養(yǎng)殖等高氨工業(yè)領(lǐng)域，厭氧氨氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用還比較少，這也是今后努力的方向。下面選取幾種典型的厭氧氨氧化廢水處理實(shí)際應(yīng)用效果，供參考。

3.1 污泥液廢水處理

在利用厭氧氨對(duì)污泥也廢水進(jìn)行處理的過程中，最為典型的主要包括了污泥壓濾液和污泥消化液，通常情況下溫度應(yīng)該控制在30到37攝氏度，而酸堿值應(yīng)該控制7.0到8.5之間，因?yàn)橹挥性诖薖H值和溫度條件下才最有利于厭氧氧化菌的生長(zhǎng)。一些國(guó)外研究學(xué)者對(duì)該項(xiàng)處理技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)研究，在2002年的時(shí)候終于形成了世界上的亞硝化-厭氧氨氧化組合反應(yīng)器，并進(jìn)一步將該反應(yīng)器應(yīng)用到了Dokhaven污水處理廠當(dāng)中。從此以后，歐洲各個(gè)國(guó)家對(duì)利用厭氧氨氧化技術(shù)對(duì)污泥也廢水的處理展開了大量的研究和試驗(yàn)，由于該項(xiàng)技術(shù)具有水溫高、水量小且低碳氮和高氨氮等各項(xiàng)特征，其實(shí)這也是厭氧氨氧化技術(shù)利用的最初處理對(duì)象。所以，世界上大多數(shù)厭氧氨氧化工程都是由污泥液處理而成，有著相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)。但由于技術(shù)條件的限制，厭氧氨氧化過程中硫化物的影響及減少排放的措施在今后的研究和實(shí)際開發(fā)中還需要解決一些技術(shù)問題。

3.2 垃圾滲濾液處理

垃圾滲濾液的特點(diǎn)是氨含量高、有機(jī)物濃度高、水質(zhì)變化、易含有重金屬等有毒物質(zhì)，是一種復(fù)雜的污水成分。氨氮濃度一般2000mg/L，與垃圾收集時(shí)間的增加會(huì)越來越高。對(duì)一些學(xué)者對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了厭氧氨浸滲不足的現(xiàn)象，這使得厭氧氨氧化技術(shù)在處理中成為可能。從垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的研究由厭氧氨氧化技術(shù)在治療角度，大多采用短程硝化-厭氧氨氧化過程中，一些新的技術(shù)已被嘗試過，但因?yàn)樗写罅康挠卸疚镔|(zhì)，很容易使厭氧氨氧化活性的抑制作用。對(duì)于有效穩(wěn)定的運(yùn)行性能，還需要有效調(diào)節(jié)和抑制微生物菌群中的滲濾液等，還需要研究和優(yōu)化相關(guān)技術(shù)。

3.3 城市生活污水處理

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市工業(yè)污水和生活污水的產(chǎn)生也越來越多，想要對(duì)這些污水進(jìn)行有效的處理，更好地實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，就必須選用一種處理效果非常好的污水處理技術(shù)，并將處理后的水進(jìn)行再次回收利用，這一問題已經(jīng)成為我國(guó)目前一個(gè)迫切需要解決的問題。由于城市污水當(dāng)中含有大量的磷酸鹽、有機(jī)碳以及氨氮等各種物質(zhì)，而這樣的水環(huán)境剛好是脫氮微生物生長(zhǎng)繁殖的最佳環(huán)境，所以在對(duì)污水的處理過程中應(yīng)該充分利用其進(jìn)行污水的有效凈化和回收利用，從而實(shí)現(xiàn)污水廠能源的自給。但是子啊具體使用的時(shí)候，如果水溫過低，特別是在冬季環(huán)境下，利用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理就存在一定的困難。雖然國(guó)外這方面的研究學(xué)者Lotti等多位專家對(duì)這一問題有了很大的突破，還對(duì)中試（4m3，19℃±1℃）的階段性的相關(guān)研究也取得了很大的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的能源自給是存在一定的希望，但是在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，可以會(huì)受到各種外界因素的影響，比如如何實(shí)現(xiàn)全體擴(kuò)增或者是在溫度比較低的環(huán)境下怎樣才能有效提升菌群的活性等等一系列問題都是在未來研究路上需要解決的問題，只有很好地解決了這些問題才能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)城市污水的有效處理和循環(huán)利用。

3.4 畜禽養(yǎng)殖污水處理

該污水具有成分復(fù)雜、COD濃度高、水質(zhì)波動(dòng)大以及有機(jī)氮含量高等多種特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)處理畜禽廢水，不僅能耗高，而且需要添加碳源，脫氮效果不理想。現(xiàn)代厭氧氨氧化工藝具有傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點(diǎn)，有望成為處理此類廢水的替代技術(shù)。目前，在對(duì)畜禽飼養(yǎng)過程中所產(chǎn)生的廢水利用厭氧技術(shù)進(jìn)行處理的事后，在操作上仍存在問題，需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝，找出消除厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)障礙的對(duì)策，以便在畜禽廢水處理領(lǐng)域發(fā)揮其最佳效率。

4 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)如今工業(yè)化快速發(fā)展的今天，給水環(huán)境帶來了越來越大的壓力，只有對(duì)各種污水處理技術(shù)進(jìn)行不斷地提升與創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

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